通过LED三色灯实现LED多彩
时间：2016-03-09
一、实现理论：
LED的变色，是控制红（R）绿（G）蓝（B）三基色各自不同的电流比例，LED发光混合而成各种色彩的原理实现的。RGB的变色采用的方式大都是用的控制IC产生PWM（脉宽调制技术）或者也可以是模拟电平信号控制每一路的输出电流而达到的，这种技术很多产品里都有，PWM是通用的技术，早在几个世纪以前就被世人所共知，因此对于通用的技术而言不存在专利权的问题。
二、实现原理
本人调试中电压为5V(3.3V没有接入口，保持整体电源回路即可)。LED三色灯在同一压差下红（R）绿（G）蓝（B）三基色亮度不同，因此建议三基色的限流电阻不采用同一阻值。在同一压差下红灯亮度最大，绿灯次之，蓝灯最暗，所以本人的样板限流电阻分别为红灯使用680R，绿灯使用330R，蓝灯使用100R；
三、实现后的效果
波形图和效果图：为方便观察，波形图直接在示波器中显示其中两条，在同一颜色下参考。另外效果图手机上照下的照片灯上呈白光一片实际上不是的，为观察需要，本人垫上黑色背景，效果可以依据背景上的颜色查看。
占空比设置为：0x0000 占空比设置为：0xffff
占空比设置为：0x****
该波形占空比（点亮其中两盏灯另一盏灭）所对应的效果
该波形占空比所对应的效果
该波形占空比所对应的效果
该波形占空比所对应的效果
该波形占空比所对应的效果
四、实现方法：
基色色彩从0~255，共分256个阶色（即分成255份）。使用定时器比较输出PWM，通过占空比从0到65535（16位）。所以每个阶色对应257分割如下表所示：
色彩 255 254 253 252 251 250 249 248 247 246 245 244 243 242 241 240 色彩 191 190 1 188 187 186 185 184 183 182 181 180 179 178 177 176 色彩 127 126 占空比分割 0x0000 0x0101 0x0202 0x0303 0x0404 0x0505 0x0606 0x0707 0x0808 0x0909 0x0a0a 0x0b0b 0x0c0c 0x0d0d 0x0e0e 0x0f0f 占空比分割 0x4040 0x4141 0x4242 0x4343 0x4444 0x4545 0x46 0x4747 0x4848 0x4949 0x4a4a 0x4b4b 0x4c4c 0x4d4d 0x4e4e 0x4f4f 占空比分割 0x8080 0x8181 色彩 239 238 237 236 235 234 233 232 231 230 229 228 227 226 225 224 色彩 175 174 173 172 171 170 169 168 167 166 165 1 163 162 161 160 色彩 111 110 占空比分割 0x1010 0x1111 0x1212 0x1313 0x1414 0x1515 0x1616 0x1717 0x1818 0x1919 0x1a1a 0x1b1b 0x1c1c 0x1d1d 0x1e1e 0x1f1f 占空比分割 0x5050 0x5151 0x5252 0x5353 0x5454 0x5555 0x5656 0x5757 0x5858 0x5959 0x5a5a 0x5b5b 0x5c5c 0x5d5d 0x5e5e 0x5f5f 占空比分割 0x9090 0x9191 色彩 223 222 221 220 219 218 217 216 215 214 213 212 211 210 209 208 色彩 159 158 157 156 155 154 153 152 151 150 149 148 147 146 145 144 色彩 95 94 占空比分割 0x2020 0x2121 0x2222 0x2323 0x2424 0x2525 0x2626 0x2727 0x2828 0x2929 0x2a2a 0x2b2b 0x2c2c 0x2d2d 0x2e2e 0x2f2f 占空比分割 0x6060 0x6161 0x6262 0x6363 0x 0x6565 0x6666 0x6767 0x6868 0x6969 0x6a6a 0x6b6b 0x6c6c 0x6d6d 0x6e6e 0x6f6f 占空比分割 0xa0a0 0xa1a1 色彩 207 206 205 204 203 202 201 200 199 198 197 196 195 194 193 192 色彩 143 142 141 140 139 138 137 136 135 134 133 132 131 130 129 128 色彩 79 78 占空比分割 0x3030 0x3131 0x3232 0x3333 0x3434 0x3535 0x3636 0x3737 0x3838 0x3939 0x3a3a 0x3b3b 0x3c3c 0x3d3d 0x3e3e 0x3f3f 占空比分割 0x7070 0x7171 0x7272 0x7373 0x7474 0x7575 0x7676 0x7777 0x7878 0x7979 0x7a7a 0x7b7b 0x7c7c 0x7d7d 0x7e7e 0x7f7f 占空比分割 0xb0b0 0xb1b1 125 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 114 113 112 色彩 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 0x8282 0x8383 0x8484 0x8585 0x8686 0x8787 0x8888 0x 0x8a8a 0x8b8b 0x8c8c 0x8d8d 0x8e8e 0x8f00 占空比分割 0xc0c0 0xc1c1 0xc2c2 0xc3c3 0xc4c4 0xc5c5 0xc6c6 0xc7c7 0xc8c8 0xc9c9 0xcaca 0xcbcb 0xcccc 0xcdcd 0xcece 0xcfcf 109 108 107 106 105 104 103 102 101 100 99 98 97 96 色彩 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 0x9292 0x9393 0x9494 0x9595 0x9696 0x9797 0x98 0x9999 0x9a9a 0x9b9b 0x9c9c 0x9d9d 0x9e9e 0x9f9f 占空比分割 0xd0d0 0xd1d1 0xd2d2 0xd3d3 0xd4d4 0xd5d5 0xd6d6 0xd7d7 0xd8d8 0xd9d9 0xdada 0xdbdb 0xdcdc 0xdddd 0xdede 0xdfdf 93 92 91 90 88 87 86 85 84 83 82 81 80 色彩 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 0xa2a2 0xa3a3 0xa4a4 0xa5a5 0xa6a6 0xa7a7 0xa8a8 0xa9a9 0xaaaa 0xabab 0xacac 0xadad 0xaeae 0xafaf 占空比分割 0xe0e0 0xe1e1 0xe2e2 0xe3e3 0xe4e4 0xe5e5 0xe6e6 0xe7e7 0xe8e8 0xe9e9 0xeaea 0xebeb 0xecec 0xeded 0xeeee 0xefef 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 色彩 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0xb2b2 0xb3b3 0xb4b4 0xb5b5 0xb6b6 0xb7b7 0xb8b8 0xb9b9 0xbaba 0xbbbb 0xbcbc 0xbdbd 0xbebe 0xbfbf 占空比分割 0xf0f0 0xf1f1 0xf2f2 0xf3f3 0xf4f4 0xf5f5 0xf6f6 0xf7f7 0xf8f8 0xf9f9 0xfafa 0xfbfb 0xfcfc 0xfdfd 0xfefe 0xffff 附表中有各个彩色所对应的RGB三基色所占的比例。 实验发现：附表中所对应的彩色与试验中不一致，仅供参考。
备注：0x0000为低电平，灯点亮；则0xffff为高电平，灯不亮。如果0x0000为低电平，灯不亮；则0xffff为高电平，灯点亮。则色彩的顺序刚好是相反的，或占空比的分割值取其互补码。
五、注意事项：
1、在这里因为使用的三色灯是4引脚封装(产品属性)，所以灯在IO口输出高电平，灯不亮，而IO口输出低电平时，灯点亮；
2、PWM周期不能太长，否则在一定的高电平(灯暗)长度时转低电平(灯亮)，会因为灯暗时间太长造成灯一闪一闪，影响效果；
3、灯整体的亮度挺高可以通过提升电压、多盏三色灯并联或降低限流电阻，相应的电流的功耗会加大；经测试某一个彩色灯的总电流大约15mA；
4、压缩包中有一个参考程序，已验证OK。关于PWM调制波形有多种实现方法，例程仅供参考；
5、样板中，为保持三基色灯的亮度差别不会太大，所以三基色的限流电阻阻值不一样；
六、附表：
常用RGB颜色参数表 R
0
G B
值
R G
黄色 255 255
B
值
0 0 #000000
0 #FFFF00
R G B 值
浅灰蓝色 176 224 230 #B0E0E6
品蓝 65 105 225 #4169E1 石板蓝 106 90 205 #6A5ACD 天蓝 135 206 235 #87CEEB 青色
0 255 255 #00FFFF 8 46 84 #082E54
41 36 33 #292421 192 192 192 #C0C0C0 128 138 135 #808A87 128 128 105 #808069
白色 255 255 255 #FFFFFF
香蕉色 227 207 87 #E3CF57 镉黄 255 153 18 #FF9912 dougello 235 142 85 #EB8E55 金黄色 255 215
0 #FFD700
112 128 105 #708069 forum gold 255 227 132 #FFE384
黄花色 218 165 105 #DAA569 瓜色 227 168 105 #E3A869 橙色 255 97 镉橙 255 97 桔黄 255 128
0 #FF6100 3 #FF6103 0 #FF8000
56 94 15 #385E0F 碧绿色 127 255 212 #7FFFD4 青绿色 224 208 #40E0D0 绿色
0 255
0 #00FF00 0 #7FFF00
黄绿色 127 255 翠绿色
古董白 250 235 215 #FAEBD7 天蓝色 240 255 255 #F0FFFF 白烟 245 245 245 #F5F5F5 白杏仁 255 235 205 #FFFFCD 蛋壳色 252 230 201 #FCE6C9 花白 255 250 240 #FFFAF0
胡萝卜色 237 145 33 #ED9121 淡黄色 245 222 179 #F5DEB3
128 42 42 #802A2A 米色 163 148 128 #A39480 135 51 36 #873324 巧克力色 210 105 30 #D2691E
肉色 255 125 #FF7D40 黄褐色 240 230 140 #F0E68C 玫瑰红 188 143 143 #BC8F8F 肖贡土色 199 97 20 #C76114 标土棕 115 74 18 #734A12 94 38 18 #5E2612
赫色 160 82 45 #A0522D 马棕色 139 69 19 #8B4513 沙棕色 244 1 96 #F4A460 棕褐色 210 180 140 #D2B48C
cornsilk 255 248 220 #FFF8DC 61 145 #3D9140
0 201 87 #00C957
0 #7CFC00
34 139 34 #228B22 草地绿 124 252
酸橙绿 50 205 50 #32CD32 薄荷色 1 252 201 #BDFCC9 107 142 35 #6B8E23 48 128 20 #308014 海绿色 46 139 87 #2E8B57 嫩绿色
0 255 127 #00FF7F
ainsboro 220 220 220 #DCDCDC 蜜露橙 240 255 240 #F0FFF0 象牙白 250 255 240 #FAFFF0
ostWhite 248 248 255 #F8F8FF 138 54 15 #8A360F
亚麻色 250 240 230 #FAF0E6 vajoWhit
255 222 173 #FFDEAD e
old lace 253 245 230 #FDF5E6
雪白 255 250 250 #FFFAFA
255 0 0 #FF0000 156 102 31 #9C661F 227 23 13 #E3170D 珊瑚色 255 127 80 #FF7F50
海贝壳色 255 245 238 #FFF5EE
160 32 240 #A020F0
138 43 226 #8A2BE2 jasoa 160 102 211 #A066D3 湖紫色 153 51 250 #9933FA 淡紫色 218 112 214 #DA70D6 梅红色 221 160 221 #DDA0DD
178 34 34 #B22222 176 23 31 #B0171F 栗色 176 48 96 #B03060
0 0 255 #0000FF
61 171 #3D59AB
dodger blu
粉红 255 192 203 #FFC0CB 30 144 255 #1E90FF
e
135 38 87 #872657 11 23 70 #0B1746
橙红色 250 128 114 #FA8072 锰蓝 3 168 158 #03AE 蕃茄红 255 99 71 #FF6347 桔红 255 69 0 #FF4500
25 25 112 #191970 孔雀蓝 51 161 201 #33A1C9
255 0 255 #FF00FF 土耳其玉色 0 199 140 #00C78C
七、附件说明
程序使用KEIL SDK编写，程序所需的所有文件以文件夹方式整体复制粘贴；波形图片和效果图片原图均以文件保存；三色灯的详细资料也已PDF文件留存。以上文件都同一放在压缩包(LED七彩显示)中。
后续补充见其他说明文档
